pemanfaatan photovoltaic hybrid system dengan beban mixer untuk

PEMANFAATAN PHOTOVOLTAIC HYBRID SYSTEM DENGAN BEBAN
MIXER UNTUK MENGURANGI ENERGI LISTRIK DARI PLN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
zzzzPUBLIKASI ILMIAH
Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada Jurusan
Teknik Fakultas Teknik Elektro
Oleh:
AGUS PURWOHARTONO
D 400 090 050
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
i
ii
PEMANFAATAN PHOTOVOLTAIC SYSTEM HYBRID ON GRID DENGAN BEBAN
MIXER UNTUK MENGURANGI ENERGI LISTRIK DARI PLN UNIVERSITAS
MUHAMMADIYAH SURAKARTA
Abstrak
Berbagai kajian dan penelitian dilakukan untuk mengolah cahaya matahari yang belum dieksploitasi
dengan maksimal, terlebih di Indonesia yang merupakan negara beriklim tropis dan Indonesia merupakan
salah satu negara yang dilalui garis khatulistiwa. Pada saat ini penggunaan panel surya mulai
dikembangkan sebagai salah satu sumber tenaga alternatif yang terbarukan, sehingga penelitian ini mencari
cara untuk meningkatkan efesiensi penggunaan panel surya 120 Wp dan menggunakan inverter on grid.
Penelitan ini dilakukan dalam waktu 2 jam 30 menit, bertujuan untuk mengetahui arus dan tegangan dari
panel surya sehingga peniliti tahu rata-rata daya yang dihasilkan dan mampu mensuplai kinerja mixer dan
efisiensi penggunaan panel surya 120 Wp dan menggunakan inverter on grid terhadap mixer menggunakan
sistem hybrid yang diharapkan mixer dapat disuplai dari panel surya 120 Wp dan dari PLN (Perusahaan
Listrik Negara) secara langsung. Rata-rata daya yang dihasilkan dari panel surya adalah 24.138181 W,
pengamatan yang dilakukan ini menghasilkan kesimpulan bahwa menggunakan panel surya dengan sistem
hybrid belum mampu mensuplai mixer dengan daya 140 W.
Kata Kunci : Inverter On Grid, hybrid .
Abstract
Various studies and research conducted to process sunlight that has not been exploited to the maximum,
especially in Indonesia, which is a tropical country and Indonesia is one country that passed the equator.
At present the use of solar panels began to be developed as one of the alternative renewable energy
sources, so this study to find ways to improve the efficiency of the use of solar panels of 120 Wp and use
the inverter on the grid. This research was conducted in 2 hours 30 minutes, aims to determine the current
and voltage of the solar panel so that researchers know the average power generated and capable of
supplying performance mixer and efficient use of solar panels of 120 Wp and use the inverter on the grid
to the mixer using a hybrid system expected mixer can be supplied from solar panels of 120 Wp and PLN
(State Electricity Company) directly. The average power generated from the solar panels is 24.138181 W,
observations made this lead to the conclusion that the use of solar panels with a hybrid system has not
been able to supply the mixer with power of 140 W.
Keywords : Inverter On Grid, hybrid.
1. PENDAHULUAN
Cahaya matahari yang sangat berlimpah khususnya negara Indonesia yang beriklim
tropis dan tidak habis pakai atau terbarukan dan tidak menimbulkan polusi, sehingga
cahaya matahari yang bisa dikonversi menjadi energi listrik sangat berpotensi untuk
dimanfaatkan sebagai energi alternatif. Di Indonesia pemanfaatan energi matahari masih
kurang dari 5% (Anya P., 1997), dan dengan belum maratanya jalur distribusi energi
listrik di Indonesia khususnya diluar pulau jawa energi listrik belum dapat dinikmati
secara merata.
Radiasi sinar matahari yang mencapai 1000W/m2 (Ubaidillah et al., 2012), maka
energi matahari sangat berpotensi diaplikasikan pada negara Indonesia. Seandainya
dengan menutup permukaan bumi 0,1% dengan panel surya yang memiliki efesiensi
1
10% sudah cukup menutupi kebutuhan energi didunia saat ini (Duwi A et al., 2012),
tetapi energi matahari tidak dapat digunakan secara langsung, untuk memanfaatkan
cahaya matahari menjadi sumber energi yang terbarukan masih memerlukan alat yaitu
panel surya yang mengkonversi cahaya matahari menjadi energi listrik.
Bahan yang digunakan untuk membuat panel surya terutama semikonduktor antara
lain senyawa III-V, sulfida/indium tembaga, kristal silicon dan cadmium telluride
(Hatem S et al., 2016). Atas dasar itu penulis memanfaatkan panel surya 120 Wp dengan
sistem hibryd on grid untuk mengurangi konsumsi energi listrik dari PLN dengan beban
mixer, sebagai upaya untuk menghemat energi listrik dari PLN. Penelitian ini bertujuan
untuk mengetahui kinerja mixer dan efesiensi penggunaan panel surya terhadap pompa
air dengan menggunakan sistem hybrid on grid.
Sistem hybrid
adalah menggunakan dua sistem atau lebih pembangkit listrik
dengan sumber daya yang berbeda, sistem hybrid sendiri terbagi menjadi dua yaitu on
grid dan off grid, sistem on grid adalah menggunakan panel surya untuk menghasilkan
energi listrik, walaupun masih tetap didukung listrik dari PLN yang diharapkan bisa
mengurangi pasokan listrik dari PLN dan otomatis mengurangi pengeluaran atau tagihan.
Sedangkan system off grid adalah sistem yang hanya mengandalkan panel surya saja.
1.1 Rumusan Masalah
1. Dapat mengukur arus dan tegangan yang dihasilkan dari panel surya 120 Wp
dengan sistem hybrid on grid, sehingga dapat diketahui daya yang dihasilkan.
1.2 Tujuan Penelitian
1. Dengan mengetahui daya yang dihasilkan, diharapkan mampu atau tidak untuk
menghidupkan mixer dengan daya 140 W dalam waktu 2 jam 30 menit dan bisa
menghitung apakah mampu menghemat pasokan listrik dari PLN.
1.3 Manfaat Penelitian
1. Dengan mengetahui daya yang dihasilkan dari panel surya 120 Wp dengan
sistem hybrid on grid apakah mampu menghemat pasokan listrik dari PLN dan
bisa menghemat pengeluaran biaya.
2. Peneliti juga mengharapkan ilmu dan pengetahuan dari system hybrid on grid.
2
2. METODE
2.1 Rancangan Penelitian.
1. Studi Literature
Studi literature sendiri adalah mengkaji dengan referensi yang ada berupa buku,
melalui internet, karya ilmiah, dan media massa yang berhubungan dengan penulisan
laporan ini.
2. Pengujian
Pengujian dilakukan menggunakan 6 panel surya 120 Wp, inverter hybrid on grid,
dua buah aki dengan kapasitas 45 Ah dan dua buah KWh digital. Pengujian
dilakukan dimulai jam 12.10 s/d 14.40 WIB atau selama 2 jam 30 menit tanpa
berhenti.
3. Pengambilan Data
Data didapat dari pengujian alat yang dilakukan dari mulai jam 12.10 s/d 14.40 WIB
atau selama 2 jam 30 menit, dengan mengukur arus input dari panel surya dan
mengukur tegangan dari panel surya.
4. Analisis Data
Analisa dilakukan dengan cara :
a. Untuk mengetahui daya memakai rumus V.I = P lalu dibagi jumlah data yang
diambil.
b. Mengukur arus dan tegangan output dari panel surya dengan sistem hybrid on
grid.
c. Hipotesa, dapat mengetahui daya yang didapat dari panel surya dan diharapkan
mampu menghemat pasokan listrik dari PLN.
2.2 Alat beserta Bahan
1. Enam buah panel surya 120 Wp spesifikasi Voc (open circuit voltage) dengan
keluaran 21,6 V, Vmp (optimum operating voltage) sebesar 17,2 V dan Imp
(optimum operating current) dengan keluaran 6,98 A.
2. Dua buah aki dengan kapasitas 45 Ah.
3. Satu buah inverter hybrid on grid dengan merek Pascal MAX 3000.
4. Dua buah KWh digital.
5. Multimeter digital dan tang amper.
3
2.3 Flowchart
Mulai
Studi Literatur
Perancangan dan pemasangan PV,
inverter hyhybrid on grid, aki & pengujian
Tidak
Perbaikan
Pengujian berhasil dalam
pengambilan data atau
tidak
Ya
Analisa
Makalah
Selesai
Gambar 1. Flowchart perancangan dan pengambilan data dari panel surya
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Percobaan penelitian ini bertujuan untuk mengetahui daya total yang didapat dari
panel surya 120 Wp dengan sistem hybrid on grid untuk menghidupkan mixer,
pengukuran arus dan tegangan dari panel surya diambil per-15 Menit dimulai dari jam,
12.10 s/d 14.40 WIB atau 2 jam 30 menit dan diharapkan mendapatkan data yang sesuai
agar bisa menghemat pasokan listrik dari PLN.
4
Gambar 2. Panel Surya
Gambar 3. Inverter Hybrid Max 3000
Gambar 4. Aki 45Ah
Gambar 5. KWh Digital
Inverter Hybrid
PVC
Batrei
PLN
Load
Gambar 6. Rangkaian alat menggunakan sistem inverter hybrid on grid
5
Tabel 1. Pengambilan data dengan beban lampu 235 W, AC outdoor dan Motor AC 0,5 Hp
Pengujian dalam tabel 1 menunjukkan bahwa panel surya dan aki tidak mampu
menyuplai beban yang besar, dapat dilihat dari input Kwh PLN yang sama dengan KWh
Output, menurut analisa peneliti karena kapasitas baterai yang kecil jadi tidak mampu
untuk mensuplai beban yang besar otomatis iverter hybrid secara otomatis langsung
mengambil dari PLN.
Tabel 2. Pengambilan data Arus dan Tegangan dengan beban mixer
I
V
P
12.10
0.44 A
56 V
24.64 W
12.25
0.45 A
57 V
25.65 W
12.40
0.45 A
57 V
25.65 W
12.55
0.44 A
57 V
25.08 W
13.10
0.44 A
56 V
24.64 W
13.25
0.43 A
57 V
24.51 W
13.40
0.44 A
52 V
22.88 W
13.55
0.41 A
57 V
23.94 W
14.10
0.40 A
57 V
23.37 W
14.25
0.41 A
56 V
22.96 W
14.40
0.37 A
60 V
2.2 W
Total daya dibagi jumlah data
265.52/11= 24.138181W
6
90
80
70
60
50
P
40
V
30
I
20
10
0
12.1
12.25
12.4
12.55
13.1
13.25
13.4
13.55
14.1
14.25
14.4
Gambar 6. Arus, tegangan dan rata- rata daya
Dari tabel dan grafik diatas dengan menggunakan sistem hybrid on grid dengan
kapasitas aki 45Ah rata-rata daya yang dihasilkan panel surya adalah 24,138181 W.
Karena arus output dari panel surya maksimal hanya menghasilkan 0.45A dan tegangan
maksimal yang dihasilkan adalah 60V.
4. PENUTUP
Setelah pengujian alat, mendapatkan data dan menganalisa data penulis dapat
menyimpulkan dengan menggunakan panel surya dan menggunakan sistem hybrid on
grid dengan kapasitas aki 45Ah hanya menghasilkan arus dari 0.37 A sampai dengan
sebesar 0.45 A dan menghasilkan tegangan dari 52 V sampai dengan 60 V dan rata- rata
daya yang dihasilkan dari panel surya dalam pengujian alat yang dimulai dari jam 12.10
s/d 14.40 WIB atau 2 jam 30 Menit hanya mendapatkan 24.138181 W oleh sebab itu
belum mampu mensuplai beban mixer dengan daya 140W.
5. PERSANTUNAN
Selama penyusunan tugas akhir ini penulis mendapat dukungan, dan saran serta
bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu dengan tulus ikhlas dan kerendahan hati
penulis mengucapkan rasa terima kasih sebesar – besarnya kepada:
1. ALLAH SWT dan Nabi Muhammad SAWyang telah memberikan banyak kenikmatan
kemuliaan-NYA.
2. Terimakasih kepada kedua orang tua Bapak Katman dan Ibu Wajiyem serta Bapak
Wagino dan Ibu Yuni Purwati tercinta dan seluruh keluarga terima kasih atas semangat,
nasihat dan doanya dalam mengerjakan Tugas Akhir ini.
7
3. Terimakasih kepada istri tercinta Perdani Septiana Rahayu dan bidadari kecilku Kayla
Naufallyn I R yang selalu memberi semangat dan keceriaan dalam kehidupanku.
4. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT. Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
5. Bapak Umar, ST.MT selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah
Surakarta dan selaku Pembimbing Akademik.
6. Bapak Hasyim Asy’ari, ST. MT selaku Pembimbing yang telah memberikan bimbingan,
bantuan dan pengarahan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
7. Bapak dan Ibu dosen Fakultas Teknik Jurusan Elektro Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
8. Rekan-rekan Teknik Elektro 2009, Keluarga Mahasiswa Teknik Elektro semoga
kekeluargaan ini tetap terjaga selalu.
9. Teman seperjuangan dalam tugas akhir, Mas Dun, Mas Ucup, Mas Bondan
Kang Temon dan semuanya yang telah banyak membantu dan mendoakan penulis dalam
menyelesaikan tugas akhir.
10. Semua teman- teman yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu terimakasih banyak
atas dukungan dan doa.
11. Seluruh pihak yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir
ini.
DAFTAR PUSTAKA
Anya P. Damastuti, WACANA No. 7 / Maret - April 1997
Natural Dyes as Photosensitizers for Dye-sensitized Solar Cells Hatem S. El-Ghamri1,2, Sofyan
A. Taya1,2,*, Taher M. El-Agez1,2, Amal M. Al-Kahlout3, Naji Al Dahoudi3, Monzir S. AbdelLatif2,4 JOURNAL OF NANO- AND ELECTRONIC PHYSICS Vol. 7 No 3, 03001(6pp) (2015)
Duwi Astuti, Heri Suryoatmojo, ST. MT. Ph.D, dan Prof. Dr. Ir. Mochamad Ashari, M.Eng.
Teknik Elektro, Fakultas Teknik Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Ubaidillah, Suyitno, dan Wibawa Endra Juwana Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret (UNS)
8